[发明专利]一种一氧化碳浓度的检测装置及检测方法

说明书

本发明公开一氧化碳浓度的检测装置及方法，检测装置中的第一分束器将光源发出的光束分成校准光束和检测光束；校准光束经准直器和校准吸收池后照射到光电探测器上获得校准电信号；第二分束器将检测光束分成参考光束和测量光束；参考光束经准直器后照射到光电探测器上获得参考电信号；测量光束经准直器后从菲涅尔透镜的中心发射输出，并经过待测区域后照射到反射端，反射端将光束原路反射到光电探测器上获得测量电信号；差分放大器对参考电信号和测量电信号进行差分运算获得差分信号；处理器根据校准电信号、参考电信号和差分信号确定待测区域中一氧化碳浓度。本发明提供的检测装置及检测方法能够提高开放区域一氧化碳浓度激光光谱测量的检测精度。

技术领域

本发明涉及激光在线检测领域，特别是涉及一种一氧化碳浓度的检测装置及检测方法。

背景技术

CO是化工、冶金等行业常见的易燃、易爆、有毒的过程气体，环境CO浓度监测技术可以为危化区的气体泄漏安全预警提供可靠依据。光学检测方法具有非接触测量，灵敏度高，寿命长等突出优点，通过与长光程技术相结合，可以实现区域安全监测的完全覆盖，是目前工业安全监测技术发展的一个重要方向。

红外半导体激光光谱检测技术是基于气体分子对红外光谱的指纹吸收特性，利用目标气体分子的特征光谱吸收实现对气体的定性和定量的检测。在区域安全监测领域，由于激光技术具有高光功率密度特点，因而可以实现千米级范围的连续气体泄漏安全监测。

直接吸收光谱技术和平衡探测技术是目前红外激光光谱检测方法的主要检测方法。其中，直接吸收光谱技术是通过传输光强直接探测，利用背景光强拟合和归一化处理实现光强变化的直接修正，但通常情况气体吸收相对较弱，直接吸收光谱表现为在较强背景上的一个微小变化，导致测量信号的信噪比和灵敏度低，从而降低了气体浓度的检测精度。平衡探测技术是基于双光路检测的一种高灵敏探测技术，利用无吸收的参考光路和外部检测光路信号的差分对消处理，达到有效抑制背景和共模噪声的目的。但是自动平衡探测技术无法获取光强信号，难以完成吸收信号与光强的归一处理，降低了气体浓度的检测精度。尤其是当测量环境为开放区域时，由于环境中的粉尘、雾、霾等环境因素会导致光强信号存在较大的波动，从而会进一步降低一氧化碳浓度的检测精度。

因此，如何提高开放区域一氧化碳浓度的检测精度，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种一氧化碳浓度的检测装置及检测方法，以提高开放区域一氧化碳浓度的检测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种一氧化碳浓度的检测装置，所述检测装置以激光器作为检测光源，所述激光器发射波长在设定波长范围内周期性连续扫描的近红外光束；第一分束器将所述近红外光束分成校准光束和检测光束；

所述校准光束经过校准光准直器准直后得到准直校准光束，所述准直校准光束经过校准吸收池后照射到校准光光电探测器上进行光电转换，获得校准电信号，所述校准光光电探测器将所述校准电信号发送给处理器，其中，所述校准吸收池中密封有标准大气压下浓度已知的一氧化碳气体；

第二分束器将所述检测光束分成参考光束和测量光束；

所述参考光束经过参考光准直器准直后照射到参考光光电探测器上进行光电转换，获得参考电信号，所述参考光光电探测器将所述参考电信号分别发送给差分放大电路和所述处理器；

所述测量光束经测量光准直器准直后经过菲涅尔透镜的中心发射输出，所述菲涅尔透镜发射输出的光束经过待测区域后照射到反射端，其中，所述菲涅尔透镜和所述反射端对应设置在所述待测区域的两端，所述反射端将光束原路反射到测量光光电探测器上，获得测量电信号，所述测量光光电探测器将所述测量电信号发送给所述差分放大器；